JP2009016418A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、3次元構造MISFET(以下、「3次元FET」という。)を備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a three-dimensional structure MISFET (hereinafter referred to as “three-dimensional FET”).
MISFETを微細化する(短チャンネル効果の抑制など)ための一つの手法に、通常のプレーナ型MISFETに変えて、ゲート電極のチャンネル電荷制御能力を向上させる構造を有する、いわゆる3次元FETがある。3次元FETは、SOI(silicon on insulator)デバイスの一種であり、フィンMISFET(FinFET、フィンFET)やダブルゲートFET(DG−FET)などは、典型的な3次元FETである。 One technique for miniaturizing the MISFET (for example, suppressing the short channel effect) is a so-called three-dimensional FET having a structure for improving the channel charge control capability of the gate electrode, instead of a normal planar MISFET. A three-dimensional FET is a kind of SOI (silicon on insulator) device, and a fin MISFET (FinFET, finFET), a double gate FET (DG-FET), and the like are typical three-dimensional FETs.
例えば、Zheng Guo et al., "FinFET-Based SRAM Design", International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 2-7,2005(ISLPED'05)は、3次元FET、具体的には、フィンFETで構成されたSRAM(static random access memory)を開示している。SRAMのFETとしてフィンFETを採用することにより、セルサイズが小さいSRAMを実現することができる。 For example, Zheng Guo et al., "FinFET-Based SRAM Design", International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 2-7, 2005 (ISLPED'05) is a three-dimensional FET, specifically a fin FET. An SRAM (static random access memory) composed of By adopting a fin FET as the SRAM FET, an SRAM with a small cell size can be realized.
このようなフィンFETをはじめとした3次元FETは、論理回路に適用することも検討されているが、3次元FETを論理回路に適用する場合の問題の一つは、動作時の発熱である。SRAMでは動作時の発熱量が小さいため、発熱は問題になりにくい。第1に、SRAMセルのFETのオン電流は元来小さい。加えて、同一のSRAMセルが連続的にアクセスされることは極めて稀であり、あるアクセスから次のアクセスまでに充分な放熱を行うことができる。一方、3次元FETが論理回路に適用された場合には、3次元FETが連続して動作し得るため、発熱が大きくなり得る。 Such a three-dimensional FET such as a fin FET is also considered to be applied to a logic circuit, but one of the problems when the three-dimensional FET is applied to a logic circuit is heat generation during operation. . Since SRAM generates a small amount of heat during operation, heat generation is unlikely to be a problem. First, the on-current of the FET of the SRAM cell is originally small. In addition, it is extremely rare that the same SRAM cell is continuously accessed, and sufficient heat dissipation can be performed from one access to the next. On the other hand, when the three-dimensional FET is applied to a logic circuit, the three-dimensional FET can operate continuously, and thus heat generation can increase.
フィンFETを含む3次元FETやプレーナ型SOIデバイスは、一般に、発熱が問題になり得るため、放熱のための技術が様々に検討されている。しかしながら、従来の検討は、その多くがプレーナ型SOIデバイスに向けられたものであり、3次元FETについては充分に検討されているとはいえない。3次元FETは、プレーナ型SOIデバイスと構造が異なるため、3次元FETの放熱は、プレーナ型SOIデバイスとは異なる観点からの検討が必要である。より具体的には、プレーナ型SOIデバイスは、ウェハ全面に形成された半導体層(SOI層)を部分的に酸化して素子分離を行う一方で、3次元FETは、絶縁膜の上に別々に半導体層を形成することにより素子分離を行う。一般に、3次元FETは、プレーナ型SOIデバイスよりも放熱対策が重要である。 In general, heat generation can be a problem in three-dimensional FETs including planar FETs and planar SOI devices, and various techniques for heat dissipation have been studied. However, most of the conventional studies are directed to planar SOI devices, and it cannot be said that three-dimensional FETs are sufficiently studied. Since the three-dimensional FET has a structure different from that of the planar SOI device, the heat radiation of the three-dimensional FET needs to be examined from a viewpoint different from that of the planar SOI device. More specifically, a planar SOI device performs element isolation by partially oxidizing a semiconductor layer (SOI layer) formed on the entire wafer surface, while a three-dimensional FET is separately formed on an insulating film. Element isolation is performed by forming a semiconductor layer. In general, for a three-dimensional FET, a heat dissipation measure is more important than a planar SOI device.
より具体的には、特開2004−72017号公報は、プレーナ型SOIデバイスについて、上層にある金属配線を放熱器として利用することを開示している。また、特開2004−363136号公報は、プレーナ型SOIデバイスについて、ESD保護素子として用いられるMOSFETのゲート電極をリング状に形成し、且つ、ソース領域の外側をシールドプレート電極で分離する構造を開示している。このような構造によれば、SOI層が連続するため、放熱効率が向上する。特開2005−197462号公報は、放熱については言及がないものの、ゲート電極とチャネル領域(当該公報では、「ウェル」と記載)とがショートする構造を開示している。この公報に開示された構造では、P型FETとN型FETのウェルがpn接合を介して接合されている。 More specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-72017 discloses that, for a planar SOI device, the metal wiring in the upper layer is used as a radiator. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-363136 discloses a structure of a planar SOI device in which a gate electrode of a MOSFET used as an ESD protection element is formed in a ring shape and the outside of a source region is separated by a shield plate electrode. is doing. According to such a structure, since the SOI layer is continuous, the heat dissipation efficiency is improved. Japanese Patent Laid-Open No. 2005-197462 discloses a structure in which a gate electrode and a channel region (referred to as “well” in the publication) are short-circuited although heat dissipation is not mentioned. In the structure disclosed in this publication, the wells of a P-type FET and an N-type FET are joined via a pn junction.
フィンFETの放熱については、特開2006−19578号公報に開示されている。この公報は、フィンFETの消費電力の低減と短チャネル効果の抑制のために、ゲート電極とチャネル領域とをショートする構造を開示している。この構造によれば、ソース及びドレインで発生した熱がゲート電極を介して放熱される。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-19578 discloses heat dissipation of the fin FET. This publication discloses a structure in which the gate electrode and the channel region are short-circuited in order to reduce the power consumption of the fin FET and suppress the short channel effect. According to this structure, heat generated at the source and drain is dissipated through the gate electrode.
3次元FETで論理回路を構成した従来技術としては、特開2005−116969号公報に開示されたインバータ回路チェーンがある。同公報の図1にレイアウト図が示されているが、インバータ回路の各ソース(同図の104,105)は半導体層では連結されておらず(共通半導体層を有さない。)、金属配線(同図の106,107はソース電極配線)で電気的に接続されている。 通常3次元FETで論理ゲート回路を組み合わせた機能回路を構成する場合は同公報のように各論理ゲート回路を構成するFETのソースは金属配線で接続される。従ってこのような構造において、金属配線からの放熱は半導体層からコンタクトプラグを介して行われるので、コンタクトプラグの放熱抵抗で制限される。結果として、半導体層の放熱はコンタクトプラグの放熱抵抗で制限される。
しかしながら、発明者の検討によれば、特開2006−19578号公報や特開2005−116969号に開示されているフィンFETではソース、チャネル、ドレインが形成されるフィン層が孤立して形成されているため、フィンFETが動作している時に発生した熱を逃がすことが難しい。 However, according to the inventor's study, in the fin FET disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-19578 and Japanese Patent Laid-Open No. 2005-116969, the fin layer in which the source, channel, and drain are formed is formed in isolation. Therefore, it is difficult to release heat generated when the fin FET is operating.
ドレインは通常、金属配線に接続されるから、放熱のためにドレインに多くのコンタクトを設け、又は、広い面積の金属配線を接続する構造を採用するという手法も考えられるかもしれない。しかしながら、このような手法は、ドレイン容量を増加させるため好ましくない。 Since the drain is usually connected to a metal wiring, a method of providing a large number of contacts to the drain for heat dissipation or adopting a structure in which a metal wiring of a large area is connected may be considered. However, this method is not preferable because it increases the drain capacitance.
したがって、本発明の課題は、特に3次元FETにおいて充分な放熱を行なうための技術を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for performing sufficient heat dissipation particularly in a three-dimensional FET.
上記の課題を解決するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号が付記されている。但し、付記された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。 In order to solve the above problems, the present invention employs the means described below. In the description of technical matters constituting the means, in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Best Mode for Carrying Out the Invention] No./symbol used in [Best Mode for Doing]. However, the appended numbers and symbols should not be used to limit the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明の半導体装置は、第1方向に延設された第1共通ソース半導体層(2)と、前記第1方向に延設された第2共通ソース半導体層(3)と、少なくとも1つの3次元P型FET(20、20A、20B)と1つの3次元N型FET(30、30A、30B)から構成される第1の論理ゲート回路と、少なくとも1つの3次元P型FET(20、20A、20B)と1つの3次元N型FET(30、30A、30B)から構成される第2の論理ゲート回路とを具備する。前記第1の論理ゲート回路及び第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FET(20、20A、20B)の半導体層(4、4A〜4D)のソース側は、前記第1共通ソース半導体層(2)に連結接続され、前記第1の論理ゲート回路及び第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元N型FET(30、30A、30B)の半導体層(4)のソース側は、前記第2共通ソース半導体層(3)に連結接続されている。前記第1の論理ゲート回路を構成する3次元P型FET(20、20A、20B)と3次元N型FET(30、30A、30B)のドレイン側半導体層が互いに連結接続された箇所が少なくとも1箇所存在し、更に、前記第2の論理ゲート回路を構成する3次元P型FETと3次元N型フィンFETのドレイン側半導体層が互いに連結接続された箇所が少なくとも1箇所存在する。 The semiconductor device of the present invention includes a first common source semiconductor layer (2) extending in a first direction, a second common source semiconductor layer (3) extending in the first direction, and at least one 3 A first logic gate circuit composed of a three-dimensional P-type FET (20, 20A, 20B) and one three-dimensional N-type FET (30, 30A, 30B); and at least one three-dimensional P-type FET (20, 20A) 20B) and a second logic gate circuit composed of one three-dimensional N-type FET (30, 30A, 30B). The source side of the semiconductor layers (4, 4A to 4D) of the three-dimensional P-type FETs (20, 20A, 20B) constituting the first logic gate circuit and the second logic gate circuit is the first common source. The source side of the semiconductor layer (4) of the three-dimensional N-type FET (30, 30A, 30B) connected to the semiconductor layer (2) and constituting the first logic gate circuit and the second logic gate circuit is , And connected to the second common source semiconductor layer (3). At least one location where the drain-side semiconductor layers of the three-dimensional P-type FETs (20, 20A, 20B) and the three-dimensional N-type FETs (30, 30A, 30B) constituting the first logic gate circuit are connected to each other is connected. Further, there are at least one place where the drain side semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type fin FET constituting the second logic gate circuit are connected to each other.
本発明の半導体装置では、半導体層(4、4A〜4D)が、前記第1及び第2共通ソース半導体層(2)(3)を接続するように形成されているため、半導体層(4、4A〜4D)で発生した熱を、第1及び第2共通ソース半導体層(2)(3)を介して放熱可能である。従って、本発明の半導体装置は、熱を効率よく放熱することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor layers (4, 4A to 4D) are formed so as to connect the first and second common source semiconductor layers (2) and (3). The heat generated in 4A to 4D) can be dissipated through the first and second common source semiconductor layers (2) and (3). Therefore, the semiconductor device of the present invention can dissipate heat efficiently.
本発明によれば、3次元FETで発生した熱を効率よく放熱することができる。 According to the present invention, the heat generated in the three-dimensional FET can be efficiently radiated.
以下では、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。添付図面において、同一又は類似の構成要素は、同一又は類似の参照番号で参照されることに留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the accompanying drawings, the same or similar components are referred to by the same or similar reference numerals.
(第1の実施形態)
以下、3次元FETの代表的なFETである、フィンFETを実施例として説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の半導体装置1のレイアウトを示す平面図である。図1の半導体装置1は、直列に接続された3段のインバータ回路10で構成されている。各インバータ回路10は、P型フィンFET20及びN型フィンFET30とで構成されている。図1の半導体装置1では、インバータ回路10がX軸方向に並んで配置されており、信号は、+X方向に伝達される。以下では、半導体装置1の構造を詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a fin FET, which is a typical three-dimensional FET, will be described as an example. FIG. 1 is a plan view showing a layout of the
半導体装置1は、いずれもX軸方向に延設された、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを備えている。P+共通ソース半導体層2は、P型不純物が高濃度にドープされた半導体層であり、電源レベル配線(図示されない)に接続される。ここで、電源レベル配線とは、電源レベルVDDを有する金属配線である。一方、N+共通ソース半導体層3は、N型不純物が高濃度にドープされた半導体層であり、接地レベル配線(図示されない)に接続される。接地レベル配線とは、接地レベルVSSを有する金属配線である。
The
P+共通ソース半導体層2及びN+共通ソース半導体層3に、フィン層4が接続されている。ここでフィン層4とは、P型フィンFET20及びN型フィンFET30のソース、チャネル、及びドレインが形成される半導体層のことである。図2に示されているように、P+共通ソース半導体層2、N+共通ソース半導体層3、及びフィン層4は、基板5の上に形成された絶縁膜6の上に形成されている。図2では、P+共通ソース半導体層2、N+共通ソース半導体層3、及びフィン層4が区別して図示されているが、実際には、P+共通ソース半導体層2とフィン層4との間、及びN+共通ソース半導体層3とフィン層4との間に、物理的に明確な境界があるわけではない。
A
フィン層4には、P型フィンFET20のソース領域21、チャネル領域22、ドレイン領域23が形成され、更に、N型フィンFET30のドレイン領域24、チャネル領域25、ソース領域26が形成される。ソース領域21及びドレイン領域23は、P型不純物が高濃度にドープされた半導体領域であり、チャネル領域22は、N型不純物が低濃度にドープされた半導体領域である。一方、ドレイン領域24及びソース領域26は、N型不純物が高濃度にドープされた半導体領域であり、チャネル領域25は、P型不純物が低濃度にドープされた半導体領域である。P型フィンFET20のソース領域21は、P+共通ソース半導体層2に接合され、N型フィンFET30のソース領域26は、N+共通ソース半導体層3に接合されている。P型フィンFET20のソース領域21、チャネル領域22、ドレイン領域23、及びN型フィンFET30のドレイン領域24、チャネル領域25、及びソース領域26は、(X軸方向に垂直な)Y軸方向に並んで配置されている。
In the
図2に示された構造において、P型フィンFET20のドレイン領域23とN型フィンFET30のドレイン領域24とが、電気的のみならず物理的にも接合(連結接続)されていることに留意されたい。本実施形態では、P型フィンFET20が形成されるフィン層とN型フィンFET30が形成されるフィン層とが、物理的に一体化されている。後述されるように、このような構造は、放熱を向上させるために有効である。
In the structure shown in FIG. 2, it is noted that the
図3に示されているように、フィン層4の側面及び上面を覆うようにゲート絶縁膜7が形成されており、そのゲート絶縁膜7の上にゲート電極8が形成されている。ゲート電極8は、P型フィンFET20及びN型フィンFET30のチャネル領域22、25を被覆するように形成されている。図2に示されているように、ゲート電極8の側面には、サイドウォール9が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示されているように、半導体装置1には、更に、フィン層4に接続するコンタクト11と、ゲート電極8に接続するコンタクト12と、コンタクト11、12を接続する金属配線13が形成されている。図2に示されているように、コンタクト11は、P型フィンFET20のドレイン領域23とN型フィンFET30のドレイン領域24の両方に接続するように形成されている。金属配線13は、隣接するインバータ回路10の間で信号を伝達するために使用される。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の半導体装置1の一つの特徴は、フィン層4が、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されている点である。図1の半導体装置1では、P型フィンFET20及びN型フィンFET30のドレイン領域が、電気的にも物理的にも接合している。このような構成によれば、フィン層4で発生した熱が、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3を介して放熱可能であるため、放熱効果が大きい。また、P+共通ソース半導体層2とN+共通フィン層3は、レイアウト面積に影響しない範囲で、その幅を大きくすることで(即ち、より広い表面積を持つことで)、高い放熱効果を得ることができる。放熱をよくするためには、P+共通ソース半導体層2及びN+共通ソース半導体層3の幅は、フィン層4の幅より広いことが望ましく、P+共通ソース半導体層2及びN+共通ソース半導体層3のパターン面積の和は、フィン層4のパターン面積の和より大きいことが望ましい。
One feature of the
本実施形態では、各々のインバータ回路10を構成するフィンFETが形成されるフィン層4がP+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とに接合され、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とフィン層4とにより、角環が形成されていることに留意されたい。図1の半導体装置では、3個のインバータ回路10が直列に接続され、これにより、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とフィン層4とで2個の角環が形成されている。一般に、k個のインバータ回路10では、k−1個の角環が形成される。P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とフィン層4とは、なるべく多くの角環をなすように形成されることが放熱のためには好ましい。kが大きい場合には、k/2個程度の角環が形成されるように、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とフィン層4とがレイアウトされても良い。
In this embodiment, the
本実施形態の半導体装置1の構造では、放熱のために、P型フィンFET20及びN型フィンFET30のドレイン容量の増大が必要ないことに留意されたい。上述のように、ドレインに多くのコンタクトを設け、又は、広い面積の金属配線を接続する構造は、ドレインからの放熱特性を向上させるためには有効であるが、ドレイン容量が増大する。一方、本実施形態の半導体装置1の構造では、ドレイン容量は増大しない。
It should be noted that in the structure of the
加えて、本実施形態の半導体装置1の構成によれば、P型フィンFET20及びN型フィンFET30のドレイン領域が直接接合(連結接続)されているため、レイアウト面積を低減させることができる。
In addition, according to the configuration of the
図1の半導体装置1の構成は、各インバータ回路10のX軸方向の幅を小さくできる点でも好適である。図1の構成では、P型フィンFET20のソース領域21、チャネル領域22、ドレイン領域23、及びN型フィンFET30のドレイン領域24、チャネル領域25、及びソース領域26が、Y軸方向に一直線状に並んで配置されている。このような配置は、各インバータ回路10のX軸方向の幅の縮小を可能にする。
The configuration of the
図2に示された構造では、P型フィンFET20のドレイン領域23とN型フィンFET30のドレイン領域24とが互いに接合されているが、このような構成は、不純物の相互拡散が問題になり得る。相互拡散は、P型フィンFET20及びN型フィンFET30の特性に好ましくない影響を与え得る。
In the structure shown in FIG. 2, the
このような問題を回避する一つの手法は、P型フィンFET20のチャネル領域22をN型フィンFET30のドレイン領域24から充分な距離だけ離し、N型フィンFET30のチャネル領域25をP型フィンFET20のドレイン領域23から充分な距離だけ離すことである。必要であれば、図4に示されているように、ドレイン領域23、24の間に、イオン注入による不純物がドープされていない領域27が設けられてもよい。この場合、ドレイン領域23、24にそれぞれに接続するコンタクト11a、11bが形成され、金属配線13は、コンタクト11a、11bの両方に接続するように形成される。
One method for avoiding such a problem is that the
また、図示していないが、P+共通ソース半導体層2、N+共通ソース半導体層3、並びにフィン層4のチャンネル領域を除くソース領域及びドレイン領域について金属シリサイド構造を採用してもよい。即ち、P+共通ソース半導体層2、N+共通ソース半導体層3、並びにフィン層4のソース領域及びドレイン領域の表面の一部または全部をシリサイド化しても良い。シリサイド化することによってより放熱効果が得られる。
Although not shown, a metal silicide structure may be adopted for the source region and the drain region excluding the channel region of the P + common source semiconductor layer 2, the N + common
また、P+共通ソース半導体層2は、複数のコンタクトを介して電源レベル配線に接続され、N+共通ソース半導体層3は、複数のコンタクトを介して接地レベル配線に接続されることが好ましい。P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とが、多くのコンタクトを介して金属配線に接続することは、放熱効果を高めるために有効である。
The P + common source semiconductor layer 2 is preferably connected to the power supply level wiring through a plurality of contacts, and the N + common
本実施形態の半導体装置1の特徴をより明確にするために、非特許文献1のSRAMセル部のフィンFETの構成を図15に模式的に示して違いを説明する。図15に示すごとく、隣接セルと合わせて見ると、フィン層は二つのインバータ回路で連続し、かつP型フィンFET(Load)とN型フィンFET(NPD)のドレインフィン同士が連結接続されているように見える。一方、両フィンFETのソース領域フィン層はともに隣接セルとで共有されているが延在していない。本発明のような延在した共通ソース電位フィン層がなく放熱効果が得られない。もともとSRAMセルは発熱が少なく、非特許文献1のこのような配置は放熱を考えてなされたものではなく、縮小化のためにフィン層共有箇所を設けたものである。本実施形態の半導体装置1の特徴は、幅の広い、言い換えれば面積の大きい共通ソース電位フィン層を有し、そしてP型フィンFETとN型フィンFETのドレインのフィン層が連結接続され、フィン層が連続していることである。このためより放熱効果が得られる。
In order to clarify the characteristics of the
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態の半導体装置1Aの構成を示す平面図である。第2の実施形態の半導体装置1Aは、第1の実施形態の半導体装置1と同様に、直列に接続された3段のインバータ回路10Aを備えている。ただし、第2の実施形態の半導体装置1Aでは、フィン層及びゲート電極の形状が、第1の実施形態の半導体装置1と異なっている。第1の実施形態では、フィン層4がY軸方向に一直線上に形成されるのに対し、第2の実施形態では、屈曲した形状のフィン層4Aが形成される。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a
図6は、フィン層4Aの構成を示す平面図である。第2の実施形態では、P型フィンFET20のソース領域21の一部、チャネル領域22、ドレイン領域23の一部が、X軸方向に並んで配置され、且つ、N型フィンFET30のドレイン領域24の一部、チャネル領域25、ソース領域26の一部が、X軸方向に並んで配置されている、加えて、P型フィンFET20のチャネル領域22とN型フィンFET30のチャネル領域25とがY軸方向に並んで配置されている。図5に示されているように、ゲート電極8Aは、P型フィンFET20のチャネル領域22とN型フィンFET30のチャネル領域25とを被覆するように形成されている。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the
第2の実施形態の構造でも、第1の実施形態と同様に、フィン層4Aが、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されている。従って、フィン層4Aで発生した熱が、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3を介して放熱可能であり、放熱効果が大きい。加えて、第2の実施形態の構造は、各インバータ回路10AのY軸方向の幅を小さくできる点でも好適である。チップ全体のレイアウトによって、好適な論理ゲート回路のサイズは異なるが、第1の実施形態、第2の実施形態の構造を使い分けることにより、論理回路の集積度を向上させることが出来る。
Also in the structure of the second embodiment, the
(第3の実施形態)
図7は、第3の実施形態の半導体装置1Bの構成を示す平面図である。第3の実施形態の半導体装置1Bは、P型フィンFET20A、20B、及びN型フィンFET30A、30Bを備えたNAND回路として機能する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device 1B of the third embodiment. The semiconductor device 1B according to the third embodiment functions as a NAND circuit including P-
より具体的には、半導体装置1Bは、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されたフィン層4Bを備えている。フィン層4Bは、枝分かれした形状を有している。具体的には、フィン層4Bは、P型フィンFET20Aが形成される部分と、P型フィンFET20Bが形成される部分と、N型フィンFET30A、30Bが直列に並んで形成される部分とを備えて構成されている。P型フィンFET20A、20Bが形成される部分は、それぞれの一端がP+共通ソース半導体層2に接合され、他端がN型フィンFET30A、30Bが形成される部分の一端に接合されている。N型フィンFET30A、30Bが形成される部分の他端は、N+共通ソース半導体層3に接合されている。
More specifically, the semiconductor device 1B includes a fin layer 4B formed so as to connect the P + common source semiconductor layer 2 and the N + common
図8Aは、フィン層4Bの構成を詳細に示す平面図である。フィン層4Bには、下記の領域が形成される:
(1)P型フィンFET20Aのソース領域31、チャネル領域32
(2)P型フィンFET20Bのソース領域33、チャネル領域34
(3)P型フィンFET20A、20Bの共通ドレインとして機能する共通ドレイン領域35
FIG. 8A is a plan view showing the configuration of the fin layer 4B in detail. The following regions are formed in the fin layer 4B:
(1)
(2)
(3) A
P型フィンFET20Aのソース領域31及びチャネル領域32は、共通ドレイン領域35とP+共通ソース半導体層2の間に及びY軸方向に並んで形成されており、同様に、P型フィンFET20Bのソース領域33、チャネル領域34は、共通ドレイン領域35とP+共通ソース半導体層2の間に、Y軸方向に並んで形成されている。図7に示されているように、P型フィンFET20Aのチャネル領域32は、ゲート電極14Aで被覆されており、P型フィンFET20Bのチャネル領域34は、ゲート電極14Bで被覆されている。
The
フィン層4Bには、更に、下記の領域が形成される:
(4)N型フィンFET30Aのドレイン領域36、チャネル領域37
(5)N型フィンFET30Aのドレインとして機能し、且つ、N型フィンFET30Bのソースとして機能するソース/ドレイン領域38
(6)N型フィンFET30Bのチャネル領域39、ソース領域40
The following regions are further formed in the fin layer 4B:
(4)
(5) Source /
(6)
N型フィンFET30A、30Bを構成するドレイン領域36、チャネル領域37、ソース/ドレイン領域38、チャネル領域39、及びソース領域40は、P型フィンFET20A、20Bの共通ドレイン領域35とN+共通ソース半導体層3との間に、Y軸方向に並んで形成されている。N型フィンFET30Aのドレイン領域36は、P型フィンFET20A、20Bの共通ドレイン領域35に接合するように形成されている。図7に示されているように、N型フィンFET30Aのチャネル領域37は、ゲート電極15Aで被覆されており、N型フィンFET30Bのチャネル領域39は、ゲート電極15Bで被覆されている。
The
図7に示されているように、P型フィンFET20Aのゲート電極14A、N型フィンFET30Aのゲート電極15Aには、それぞれ、コンタクト16A、17Aが形成されている。NAND回路の第1入力として使用される第1入力配線18Aは、コンタクト16A、17Aを介して、ゲート電極14A、15Aに接続されている。
As shown in FIG. 7,
同様に、P型フィンFET20Bのゲート電極14B、N型フィンFET30Bのゲート電極15Bには、それぞれ、コンタクト16B、17Bが形成されている。NAND回路の第2入力として使用される第2入力配線18Bは、コンタクト16B、17Bを介して、ゲート電極14B、15Bに接続されている。
Similarly,
図8Aに示されているように、コンタクト19が、P型フィンFET20A、20Bの共通ドレイン領域35と、N型フィンFET30Aのドレイン領域36の両方に接合されるように形成されている。コンタクト19は、NAND回路の出力として機能する出力配線18Cに接続されている。本実施形態では、出力配線18Cは、第1配線層(最も下方に位置する金属配線層)に形成され、第1入力配線18Aと第2入力配線18Bは、第2配線層(下から2番目に位置する金属配線層)に形成されている。
As shown in FIG. 8A, the
第3の実施形態の半導体装置1Bも、第1及び第2の実施形態と同様に、高い放熱能力を発現する。第3の実施形態の構造でも、フィン層4Bが、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されているため、フィン層4Bで発生した熱がP+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3を介して放熱可能である。従って、大きな放熱効果が得られる。
Similarly to the first and second embodiments, the semiconductor device 1B of the third embodiment also exhibits high heat dissipation capability. Even in the structure of the third embodiment, since the fin layer 4B is formed so as to connect the P + common source semiconductor layer 2 and the N + common
なお、本実施形態において、P型フィンFET20A、20Bのドレインと、N型フィンFET30Aのドレインとの接続部の構成は様々に変更可能である。例えば、図8Bに示されているように、P型フィンFET20Aのドレイン領域35AとP型フィンFET20Bのドレイン領域35Bが別々に形成され、ドレイン領域35A、35Bが、N型フィンFET30Aのドレイン領域36に接合される構成も可能である。図8Bの構成の例では、ドレイン領域35A、35Bにそれぞれコンタクト19A、19Cが形成され、ドレイン領域36にコンタクト19Bが形成され、これらのコンタクト19A〜19Cが、出力配線18Cに共通に接続される。図8A、図8Bのいずれの構成でも、N型フィンFET30Aのドレイン領域36とP+共通ソース半導体層2の間にP型フィンFET20A、20Bが形成されており、図8A、図8Bのいずれの構成も電気的には等価である。
In the present embodiment, the configuration of the connection portion between the drains of the P-
第3の実施形態の半導体装置1Bと類似の構造により、NOR回路を実現することも可能である。この場合、具体的には、フィン層4Bは、P型フィンFET20A、20Bが直列に並んで形成される部分と、N型フィンFET30Aが形成される部分と、N型フィンFET30Bが形成される部分とを備えて構成される。P型フィンFET20A、20Bが直列に並んで形成される部分の一端がP+共通ソース半導体層2に接合され、他端がN型フィンFET30A、30Bが形成される部分の一端にそれぞれに接合される。N型フィンFET30A、30Bが形成される部分の他端は、N+共通ソース半導体層3に接合される。
A NOR circuit can be realized by a structure similar to that of the semiconductor device 1B of the third embodiment. In this case, specifically, the fin layer 4B includes a portion where the P-
(第4の実施形態)
図9は、第4の実施形態の半導体装置1Cの構成を示す平面図である。第4の実施形態の半導体装置1Cは、P型フィンFET20A、20B、及びN型フィンFET30A、30Bを備えたクロックドインバータ回路として機能する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a
より具体的には、半導体装置1Cは、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されたフィン層4Cを備えている。本実施形態では、フィン層4Cは、Y軸方向に一直線上に延伸するように設けられている。詳細には、図10に示されているように、フィン層4Cには、下記の領域が形成される:
(1)P型フィンFET20Bのソース領域41及びチャネル領域42
(2)P型フィンFET20Bのドレイン及びP型フィンFET20Aのソースとして機能するソース/ドレイン領域43
(3)P型フィンFET20Aのチャネル領域44及びドレイン領域45
(4)N型フィンFET30Aのドレイン領域46及びチャネル領域47
(5)N型フィンFET30Aのソール及びN型フィンFET30Bのドレインとして機能するソース/ドレイン領域48
(6)N型フィンFET30Bのチャネル領域49及びソース領域50
More specifically, the semiconductor device 1 </ b > C includes a fin layer 4 </ b > C formed so as to connect the P + common source semiconductor layer 2 and the N + common
(1) The
(2) Source /
(3) The
(4)
(5) Source /
(6)
本実施形態では、P型フィンFET20A、20B、及びN型フィンFET30A、30Bを構成するソース領域41、チャネル領域42、ソース/ドレイン領域43、チャネル領域44、ドレイン領域45、ドレイン領域46、チャネル領域47、ソース/ドレイン領域48、チャネル領域49及びソース領域50は、Y軸方向に並んで配置されている。
In the present embodiment, the
図9を再度に参照して、P型フィンFET20Aのゲート電極14Aは、フィン層4Cに形成されたチャネル領域44を被覆するように形成され、P型フィンFET20Bのゲート電極14Bは、チャネル領域42を被覆するように形成されている。同様に、N型フィンFET30Aのゲート電極15Aは、フィン層4Cに形成されたチャネル領域44を被覆するように形成され、N型フィンFET30Bのゲート電極15Bは、チャネル領域49を被覆するように形成されている。
Referring to FIG. 9 again, the
P型フィンFET20Aのゲート電極14A及びN型フィンFET30Aのゲート電極15Aには、それぞれ、コンタクト16A、17Aが形成されている。クロックドインバータ回路のデータ入力として使用される第1入力配線18Aは、それぞれコンタクト16A、17Aを介して、ゲート電極14A、15Aに接続されている。
同様に、P型フィンFET20Bのゲート電極14B及びN型フィンFET30Bのゲート電極15Bには、それぞれ、コンタクト16B、17Bが形成されている。クロックドインバータ回路のイネーブル入力として使用される第2入力配線18Bは、コンタクト16B、17Bを介してゲート電極14B、15Bに接続されている。
Similarly,
図10に示されているように、コンタクト19が、P型フィンFET20Aのドレイン領域45と、N型フィンFET30Aのドレイン領域46の両方に接合されるように形成されている。コンタクト19は、クロックドインバータ回路の出力として機能する出力配線18Cに接続されている。本実施形態では、出力配線18Cは、第1配線層(最も下方に位置する金属配線層)に形成され、第1入力配線18Aと第2入力配線18Bは、第2配線層(下から2番目に位置する金属配線層)に形成されている。
As shown in FIG. 10, the
このような構造の半導体装置1Cは、第2入力配線18Bが接地レベルVSSになると、第1入力配線18Aを入力とし、出力配線18Cを出力とするインバータとして機能する。一方、第2入力配線18Bが電源レベルVDDになると、出力配線18Cがハイインピーダンス状態になる。
The
第4の実施形態の半導体装置1Cも、第1〜第3の実施形態と同様に、高い放熱能力を発現する。第4の実施形態の構造でも、フィン層4Cが、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されているため、フィン層4Cで発生した熱がP+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3を介して放熱可能であり、放熱効果が大きい。
Similarly to the first to third embodiments, the
加えて、フィン層4CがY軸方向に一直線上に延伸するように設けられた図9の構成は、クロックドインバータ回路のX軸方向の幅の縮小に好適である。
In addition, the configuration of FIG. 9 in which the
(第5の実施形態)
図11は、第5の実施形態の半導体装置1Dの構成を示す平面図である。第5の実施形態の半導体装置1Dは、第4の実施形態と同様に、P型フィンFET20A、20B、及びN型フィンFET30A、30Bを備えたクロックドインバータ回路として機能する。ただし、第5の実施形態の半導体装置1Dは、クロックドインバータ回路のY軸方向の幅の縮小のために、第2の実施形態と同様に、フィン層4Dが屈曲した形状に形成されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a
図12を参照しながらより具体的に説明すると、フィン層4Dには、第4の実施形態の半導体装置1Cと同様に、下記の領域:
(1)P型フィンFET20Bのソース領域41及びチャネル領域42
(2)P型フィンFET20Bのドレイン及びP型フィンFET20Aのソースとして機能するソース/ドレイン領域43
(3)P型フィンFET20Aのチャネル領域44及びドレイン領域45
(4)N型フィンFET30Aのドレイン領域46及びチャネル領域47
(5)N型フィンFET30Aのソール及びN型フィンFET30Bのドレインとして機能するソース/ドレイン領域48
(6)N型フィンFET30Bのチャネル領域49及びソース領域50
が形成されるが、これらの領域の配置は異なっている。
More specifically with reference to FIG. 12, the
(1) The
(2) Source /
(3) The
(4)
(5) Source /
(6)
However, the arrangement of these regions is different.
第5の半導体装置1Dでは、クロックドインバータ回路のY軸方向の幅の縮小のために
(a)P型フィンFET20Bのソース領域41、チャネル領域42、及びソース/ドレイン領域43がX軸方向に並んで配置され、
(b)P型フィンFET20Aのソース/ドレイン領域43、チャネル領域44、及びドレイン領域45がX軸方向に並んで配置され、
(c)N型フィンFET30Aのドレイン領域46、チャネル領域47、及びソース/ドレイン領域48がX軸方向に並んで配置され、
(d)N型フィンFET30Bのソース/ドレイン領域48、チャネル領域49、及びソース領域50がX軸方向に並んで配置されている。
加えて、P型フィンFET20A、20B、及びN型フィンFET30A、30Bのチャネル領域42、44、47、49は、Y軸方向に並んで配置されている。
In the
(B) The source /
(C) The
(D) The source /
In addition, the
図11に戻り、本実施形態では、P型フィンFET20AとN型フィンFET30Aとが、共通ゲート電極51を共有している。共通ゲート電極51は、フィン層4Dに形成されたチャネル領域44、47を被覆するように形成されている。一方、P型フィンFET20Bのゲート電極52は、フィン層4Dに形成されたチャネル領域42を被覆するように形成され、N型フィンFET30Bのゲート電極53は、チャネル領域49を被覆するように形成されている。
Returning to FIG. 11, in the present embodiment, the P-
P型フィンFET20A及びN型フィンFET30Aの共通ゲート電極51には、コンタクト54が形成されている。クロックドインバータ回路のデータ入力として使用される第1入力配線18Aは、コンタクト54を介して共通ゲート電極51に接続されている。一方、P型フィンFET20Bのゲート電極52及びN型フィンFET30Bのゲート電極53には、それぞれ、コンタクト55、56が形成されている。クロックドインバータ回路のイネーブル入力として使用される第2入力配線18Bは、それぞれコンタクト55、56を介して、ゲート電極52、53に接続されている。
A
このような構造の半導体装置1Dは、第2入力配線18Bが接地レベルVSSになると、第1入力配線18Aを入力とし、出力配線18Cを出力とするインバータとして機能する。一方、第2入力配線18Bが電源レベルVDDになると、出力配線18Cがハイインピーダンス状態になる。
The
第5の実施形態の半導体装置1Dも、第1〜第4の実施形態と同様に、高い放熱能力を発現する。第5の実施形態の構造でも、フィン層4Dが、P+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3とを接続するように形成されているため、フィン層4Dで発生した熱がP+共通ソース半導体層2とN+共通ソース半導体層3を介して放熱可能であり、放熱効果が大きい。加えて、第5の実施形態の構造は、クロックドインバータ回路のY軸方向の幅を小さくできる点でも好適である。チップ全体のレイアウトによって、好適な機能回路のサイズは異なるが、第4の実施形態、第5の実施形態の構造を使い分けることにより、機能回路の集積度を向上させることができる。
Similarly to the first to fourth embodiments, the
以上には、本発明の様々な実施形態が記載されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されて解釈されてはならない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments.
例えば、上述の実施形態では、ゲート電極がフィン層をまたぐような構成が開示されているが、図13に示されているように、フィン層4がゲート電極8を跨ぐような構成も採用可能である。この場合、ゲート絶縁膜7は、ゲート電極8の表面に形成される。この他、本発明は多くの3次元構造MISFET(DG−FET:Duble Gate−FETなど)に適用可能である。
For example, in the above-described embodiment, a configuration in which the gate electrode straddles the fin layer is disclosed, but a configuration in which the
また、本発明は、上述の実施形態で示したインバータ回路やNAND回路などの論理ゲート回路を複数組み合わせた論理回路として実施されてもよい。この場合、各々の論理ゲート回路を構成するフィンFETのフィン層が共通ソース半導体層に接合され、前段論理ゲート回路と後段論理ゲート回路のフィン層と共通ソース半導体層とで角環が形成されるように構成しても良い。すなわち、k個の論理ゲート回路を有する論理回路は、k−1個の角環が形成されるように構成されることが好ましい。仮にk−1個の角環が形成されなくても、なるべく多くの角環が形成されるように、フィン層と共通ソース半導体層とがレイアウトされることは放熱に効果があり、本発明を逸脱するものではない。kが大きければk/2個程度の角環が形成されるように、フィン層と共通ソース半導体層とがレイアウトされても良い。 Further, the present invention may be implemented as a logic circuit in which a plurality of logic gate circuits such as inverter circuits and NAND circuits described in the above embodiments are combined. In this case, the fin layers of the fin FETs constituting each logic gate circuit are joined to the common source semiconductor layer, and a square ring is formed by the fin layer and the common source semiconductor layer of the preceding logic gate circuit, the succeeding logic gate circuit, and so on. You may comprise as follows. That is, the logic circuit having k logic gate circuits is preferably configured so that k-1 square rings are formed. Even if k-1 square rings are not formed, the layout of the fin layer and the common source semiconductor layer so as to form as many square rings as possible has an effect on heat dissipation. It does not deviate. If k is large, the fin layer and the common source semiconductor layer may be laid out so that about k / 2 square rings are formed.
また、上述の実施形態では、フィン層が同一の幅を有するものとして図示されているが、フィン層のうちフィンFETのチャネル領域が形成される部分が、細く形成されることが好ましい。図14は、フィンFETのチャネル領域が細く形成するためのフィン層4の構成を示す鳥瞰図であり、図14の構成では、フィン層4は、幅が広いソースパッド61及びドレインパッド62と、その間に形成された細線部63とを備えて構成される。ソースパッド61は、フィンFETのソースとして機能し、ドレインパッド62は、フィンFETのドレインとして機能する。加えて、細線部63のうち、ゲート電極によって被覆された部分は、チャネル領域として機能し、被覆されていない部分は、ソース領域又はドレイン領域の一部分として機能する。ソースパッド61は、そのまま延在させることによって放熱効果を得るようにすることが望ましい。ドレインパッド62はP型フィンFETとN型フィンFETの共通のドレイン電極コンタクト部とするのが望ましい。
In the above-described embodiments, the fin layers are illustrated as having the same width, but it is preferable that the portion of the fin layer where the channel region of the fin FET is formed is formed thin. FIG. 14 is a bird's-eye view showing the configuration of the
1、1A、1B、1C、1D:半導体装置
2:P+共通ソース半導体層
3:N+共通ソース半導体層
4、4A、4B、4C、4D:フィン層
5:基板
6:絶縁膜
7:ゲート絶縁膜
8、8A:ゲート電極
9:サイドウォール
11、11a、11b、12:コンタクト
13:金属配線
14A、14B、15A、15B:ゲート電極
16A、16B、17A、17B、19、19A、19B、19C:コンタクト
18A:第1入力配線
18B:第2入力配線
18C:出力配線
10、10A:インバータ回路
20、20A、20B:P型フィンFET
30、30A、30B:N型フィンFET
21、26:ソース領域
22、25:チャネル領域
23、24:ドレイン領域
27:イントリンシック領域
31、33:ソース領域
32、34:チャネル領域
35:共通ドレイン領域
35A、35B:ドレイン領域
36:ドレイン領域
37:チャネル領域
38:ソース/ドレイン領域
39:チャネル領域
40:ソース領域
41:ソース領域
42:チャネル領域
43:ソース/ドレイン領域
44:チャネル領域
45:ドレイン領域
46:ドレイン領域
47:チャネル領域
48:ソース/ドレイン領域
49:チャネル領域
50:ソース領域
51:共通ゲート電極
52、53:ゲート電極
54、55、56:コンタクト
61:ソースパッド
62:ドレインパッド
63:細線部
1, 1A, 1B, 1C, 1D: Semiconductor device 2: P + common source semiconductor layer 3: N + common
30, 30A, 30B: N-type fin FET
21, 26:
Claims (17)
前記第1方向に延設された第2共通ソース半導体層と、
少なくとも1つの3次元P型FETと1つの3次元N型FETから構成される第1の論理ゲート回路と
少なくとも1つの3次元P型FETと1つの3次元N型FETから構成される第2の論理ゲート回路
とを具備し、
前記第1の論理ゲート回路及び第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETの半導体層のソース側は、前記第1共通ソース半導体層に連結接続され、
前記第1の論理ゲート回路及び第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元N型FETの半導体層のソース側は、前記第2共通ソース半導体層に連結接続され、
前記第1の論理ゲート回路を構成する3次元P型FETと3次元N型FETのドレイン側半導体層が互いに連結接続された箇所が少なくとも1箇所存在し、
前記第2の論理ゲート回路を構成する3次元P型FETと3次元N型フィンFETのドレイン側半導体層が互いに連結接続された箇所が少なくとも1箇所存在する
半導体装置。 A first common source semiconductor layer extending in a first direction;
A second common source semiconductor layer extending in the first direction;
A first logic gate circuit composed of at least one three-dimensional P-type FET and one three-dimensional N-type FET; a second composed of at least one three-dimensional P-type FET and one three-dimensional N-type FET; A logic gate circuit,
The source side of the semiconductor layer of the three-dimensional P-type FET constituting the first logic gate circuit and the second logic gate circuit is connected to the first common source semiconductor layer,
The source side of the semiconductor layer of the three-dimensional N-type FET constituting the first logic gate circuit and the second logic gate circuit is connected to the second common source semiconductor layer,
There is at least one place where the drain side semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the first logic gate circuit are connected to each other;
A semiconductor device having at least one location where the drain side semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type fin FET constituting the second logic gate circuit are connected to each other.
前記3次元P型FET及び前記3次元N型FETは、フィンFET又はダブルゲートFETである
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET are a fin FET or a double gate FET.
前記第1の論理ゲート回路から前記第2の論理ゲート回路に信号が伝達される方向が、前記第1方向である
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A direction in which a signal is transmitted from the first logic gate circuit to the second logic gate circuit is the first direction.
前記第1の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETと前記3次元N型FETの各々の半導体層のチャンネル領域が前記第1方向に垂直な第2方向に並んで配置され、
前記第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETと前記3次元N型FETの各々の半導体層のチャンネル領域が前記第1方向に垂直な第2方向に並んで配置された
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
Channel regions of the respective semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the first logic gate circuit are arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction,
A semiconductor device in which channel regions of the respective semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the second logic gate circuit are arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction .
前記第1の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETと前記3次元N型FETの各々の半導体層のチャンネル領域が前記第1方向に並んで配置され、ソース領域の一部が前記チャンネル領域に対して前記第1方向と垂直な第2方向に位置するように配置され、
第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETと前記3次元N型FETの各々の半導体層のチャンネル領域が前記第1方向に並んで配置され、ソース領域の一部が前記チャンネル領域に対して前記第1方向と垂直な第2方向に位置するように配置された
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
Channel regions of the semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the first logic gate circuit are arranged in the first direction, and a part of the source region is the channel. Arranged in a second direction perpendicular to the first direction with respect to the region,
Channel regions of the respective semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the second logic gate circuit are arranged side by side in the first direction, and a part of the source region is the channel region The semiconductor device is disposed so as to be positioned in a second direction perpendicular to the first direction.
前記3次元P型FETと前記3次元N型FETのドレイン領域は、PN接合を形成するように連結接続されている
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The drain regions of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET are connected and connected so as to form a PN junction.
前記3次元P型FETと前記3次元型FETのドレイン領域が互いに連結接続している位置に、共通のドレイン電極コンタクトが設けられた
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6,
A semiconductor device in which a common drain electrode contact is provided at a position where the drain regions of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional type FET are connected to each other.
前記3次元P型FETと前記3次元N型FETのドレイン領域は、不純物がドープされていない領域を介して連結接続されている
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
A drain region of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET is connected and connected via a region not doped with impurities.
前記3次元P型FETと前記3次元N型FETの半導体層のうち、チャンネル領域を除くソース領域、ドレイン領域の一部またはすべてが金属シリサイド構造を有している
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
Of the semiconductor layers of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET, part or all of the source region and drain region excluding the channel region have a metal silicide structure.
前記第1共通ソース電位 半導体層と第2共通ソース半導体層と、前記第1の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETの半導体層と前記3次元N型FETの半導体層と、前記第2の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETの半導体層と前記3次元N型FETの半導体層とが、全体として角環状をなすように配置されている
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The first common source potential semiconductor layer, the second common source semiconductor layer, the three-dimensional P-type FET semiconductor layer and the three-dimensional N-type FET semiconductor layer constituting the first logic gate circuit; A semiconductor device in which the semiconductor layer of the three-dimensional P-type FET and the semiconductor layer of the three-dimensional N-type FET constituting the logic gate circuit of 2 are arranged so as to form a square ring as a whole.
前記第1の論理ゲート回路、前記第2の論理ゲート回路は、インバータ回路、NAND回路、NOR回路、クロックドインバータ回路のいずれかである
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The first logic gate circuit and the second logic gate circuit are any of an inverter circuit, a NAND circuit, a NOR circuit, and a clocked inverter circuit.
前記第1共通ソース半導体層及び前記第2共通ソース半導体層の幅は前記3次元P型FETの半導体層及び前記3次元N型FETの半導体層の幅より広い
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The width of the first common source semiconductor layer and the second common source semiconductor layer is wider than the width of the semiconductor layer of the three-dimensional P-type FET and the semiconductor layer of the three-dimensional N-type FET.
前記第1共通ソース半導体層と前記第2共通ソース半導体層のパターン面積の和は、前記3次元P型FETの半導体層と前記3次元N型FETの半導体層のパターン面積の和より大きい
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The sum of the pattern areas of the first common source semiconductor layer and the second common source semiconductor layer is larger than the sum of the pattern areas of the semiconductor layer of the three-dimensional P-type FET and the semiconductor layer of the three-dimensional N-type FET. .
前記第1共通ソース半導体層は、電源レベル配線に接続され、
前記第2共通ソース半導体層は、接地レベル配線に接続されている
半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1,
The first common source semiconductor layer is connected to a power level wiring,
The second common source semiconductor layer is connected to a ground level wiring semiconductor device.
前記第1共通ソース半導体層と前記電源レベル配線は、複数のコンタクトを介して接続され、
前記第2共通ソース半導体層と前記接地レベル配線は、複数のコンタクトを介して接続されている
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 14,
The first common source semiconductor layer and the power level wiring are connected via a plurality of contacts,
The second common source semiconductor layer and the ground level wiring are connected via a plurality of contacts.
前記第1方向に延設された、第2共通ソース半導体層と、
少なくとも一組の3次元P型FETと3次元N型FETで各々構成される第1〜第k論理ゲート回路
とを具備し、
前記k個の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETのうち少なくとも一つの3次元P型FETの半導体層のソース側は、前記第1共通ソース半導体層に連結接続され、
前記k個の論理ゲート回路を構成する前記3次元N型FETのうち少なくとも一つの3次元N型FETの半導体層のソース側は、前記第2共通ソース半導体層に連結接続され、
前記k個の論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETと前記3次元N型FETのうち少なくとも一組の3次元P型FETと3次元N型FETのドレイン側半導体層が互いに連結接続され、且つ、前記少なくとも一組の3次元P型FETと3次元N型FETのドレイン側半導体層が互いに連結接続された箇所が、少なくともk箇所存在する
半導体装置。 A first common source semiconductor layer extending in a first direction;
A second common source semiconductor layer extending in the first direction;
Comprising at least one set of a three-dimensional P-type FET and a first to k-th logic gate circuit each composed of a three-dimensional N-type FET;
The source side of the semiconductor layer of at least one three-dimensional P-type FET among the three-dimensional P-type FETs constituting the k logic gate circuits is connected to the first common source semiconductor layer,
The source side of the semiconductor layer of at least one three-dimensional N-type FET among the three-dimensional N-type FETs constituting the k logic gate circuits is connected to the second common source semiconductor layer,
The drain side semiconductor layers of at least one set of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET among the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET constituting the k logic gate circuits are connected to each other. In addition, there are at least k places where the drain side semiconductor layers of the at least one set of the three-dimensional P-type FET and the three-dimensional N-type FET are connected to each other.
前記第1共通ソース半導体層と、前記第2共通ソース半導体層と、前記第1〜第k論理ゲート回路を構成する前記3次元P型FETの半導体層と前記3次元N型FETの半導体層が、k−1個の角環をなすように形成された
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 16,
The first common source semiconductor layer, the second common source semiconductor layer, the three-dimensional P-type FET semiconductor layer and the three-dimensional N-type FET semiconductor layer constituting the first to k-th logic gate circuits are provided. , A semiconductor device formed so as to form k−1 square rings.
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